JP2002350470A - 電流センサ及び電流計測装置 - Google Patents
電流センサ及び電流計測装置Info
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- JP2002350470A JP2002350470A JP2001153744A JP2001153744A JP2002350470A JP 2002350470 A JP2002350470 A JP 2002350470A JP 2001153744 A JP2001153744 A JP 2001153744A JP 2001153744 A JP2001153744 A JP 2001153744A JP 2002350470 A JP2002350470 A JP 2002350470A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 広いダイナミックレンジを得ることができる
電流センサ及び電流計測装置を提供する。 【解決手段】 環状コアには、被計測電流に応じた磁界
が発生する。第1の磁気検出手段21内において、第1
のホール素子が磁界に応じた電気信号を出力し、第1の
増幅手段がその電気信号を増幅して、第1の電気信号と
して出力する。第2の磁気検出手段22内において、第
1のホール素子と同一種類の第2のホール素子が磁界に
応じた電気信号を出力し、その電気信号を第2の増幅手
段が、第1の増幅手段より大きい増幅度で増幅して、第
2の電気信号として出力する。
電流センサ及び電流計測装置を提供する。 【解決手段】 環状コアには、被計測電流に応じた磁界
が発生する。第1の磁気検出手段21内において、第1
のホール素子が磁界に応じた電気信号を出力し、第1の
増幅手段がその電気信号を増幅して、第1の電気信号と
して出力する。第2の磁気検出手段22内において、第
1のホール素子と同一種類の第2のホール素子が磁界に
応じた電気信号を出力し、その電気信号を第2の増幅手
段が、第1の増幅手段より大きい増幅度で増幅して、第
2の電気信号として出力する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、電流センサ及び
電流計測装置に係わり、例えば、電流を計測するために
用いられる電流センサ及び電流計測装置に関する。
電流計測装置に係わり、例えば、電流を計測するために
用いられる電流センサ及び電流計測装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図10は、電流計測装置として用いられ
る電流センサを組み込んだ電流計測装置を示すものであ
る。図において、1は被計測電流通路、2は環状コア、
3はホールIC、4は電源回路である。上記構成におい
てその動作について説明する。被計測電流が電流通路1
を流れるとその周囲に磁界が発生する。この磁界は環状
コア2のところで大きな磁束を生じホールIC3に入力
する。ホールIC3は、内部のホール素子が発生する磁
束に応じた電圧を、適当なバイアス回路で増幅すること
により、入力磁束に比例した電圧を発生する。この電圧
を出力とすることで電流計測装置として動作する。
る電流センサを組み込んだ電流計測装置を示すものであ
る。図において、1は被計測電流通路、2は環状コア、
3はホールIC、4は電源回路である。上記構成におい
てその動作について説明する。被計測電流が電流通路1
を流れるとその周囲に磁界が発生する。この磁界は環状
コア2のところで大きな磁束を生じホールIC3に入力
する。ホールIC3は、内部のホール素子が発生する磁
束に応じた電圧を、適当なバイアス回路で増幅すること
により、入力磁束に比例した電圧を発生する。この電圧
を出力とすることで電流計測装置として動作する。
【0003】ところで、近年、バッテリー動作の電力機
器においては機器本来の大電力動作と制御用コンピュー
タなどのみの低電力動作と、バッテリーの動作電流とし
ては大きなダイナミックレンジを持つようになった。し
たがって、その電力、電力量を制御するために必要な電
流計測装置、即ち電流計測装置にも広いダイナミックレ
ンジが要求される。例えば電気自動車においては加速時
の大電流と通常走行時、停車時の低電流、また不使用時
の機器バックアップ用の超低電流という具合に、電流信
号としては60dBから70dBものダイナミックレン
ジが要求されつつある。
器においては機器本来の大電力動作と制御用コンピュー
タなどのみの低電力動作と、バッテリーの動作電流とし
ては大きなダイナミックレンジを持つようになった。し
たがって、その電力、電力量を制御するために必要な電
流計測装置、即ち電流計測装置にも広いダイナミックレ
ンジが要求される。例えば電気自動車においては加速時
の大電流と通常走行時、停車時の低電流、また不使用時
の機器バックアップ用の超低電流という具合に、電流信
号としては60dBから70dBものダイナミックレン
ジが要求されつつある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、ホールIC3内のホール素子の出力に、ホ
ール素子より後段の回路(バイアス回路など)の温度に
依存して変動するオフセット電圧が重畳して、広いダイ
ナミックレンジを得ることができないという問題があっ
た。
の構成では、ホールIC3内のホール素子の出力に、ホ
ール素子より後段の回路(バイアス回路など)の温度に
依存して変動するオフセット電圧が重畳して、広いダイ
ナミックレンジを得ることができないという問題があっ
た。
【0005】詳細に説明すると、大電流が流れたとき
は、ホール素子の出力電圧に対する、重畳されるオフセ
ット電圧の変動幅の割合は小さいため、計測誤差も小さ
い。これに対して、小電流が流れたときは、ホール素子
の出力電圧に対する、重畳されるオフセット電圧の変動
幅の割合が大きくなるため、計測誤差も大きくなる。
は、ホール素子の出力電圧に対する、重畳されるオフセ
ット電圧の変動幅の割合は小さいため、計測誤差も小さ
い。これに対して、小電流が流れたときは、ホール素子
の出力電圧に対する、重畳されるオフセット電圧の変動
幅の割合が大きくなるため、計測誤差も大きくなる。
【0006】具体的に説明すると、例えば、大電流=2
00(A)のときのホール素子の出力電圧=4.5
(V)に対して、重畳されるオフセット電圧の変動幅が
±10mVである場合、そのオフセット電圧の変動に起
因する誤差は、±10mV/4.5V=0.22%程度
となる。これに対して、小電流=40(A)のときのホ
ール素子の出力電圧=0.5(V)である場合は、その
オフセット電圧の変動に起因する誤差は、±10mV/
0.5V=2%と大きくなってしまう。このため、1つ
のホールIC3では、小電流まで精度良く計測すること
ができず、大電流から小電流までの広いダイナミックレ
ンジを得ることができないという問題があった。
00(A)のときのホール素子の出力電圧=4.5
(V)に対して、重畳されるオフセット電圧の変動幅が
±10mVである場合、そのオフセット電圧の変動に起
因する誤差は、±10mV/4.5V=0.22%程度
となる。これに対して、小電流=40(A)のときのホ
ール素子の出力電圧=0.5(V)である場合は、その
オフセット電圧の変動に起因する誤差は、±10mV/
0.5V=2%と大きくなってしまう。このため、1つ
のホールIC3では、小電流まで精度良く計測すること
ができず、大電流から小電流までの広いダイナミックレ
ンジを得ることができないという問題があった。
【0007】上記問題を解決するために、例えば、特開
平7−209336号公報及び特開平8−194016
号公報に示されたものが提案されている。この電流計測
装置は、電流通路に電流が流れることにより発生する磁
界を磁気抵抗素子で検出し、電流値として出力する方法
のセンサである。この構成において、電流通路に近い位
置に配置される小電流用の磁気抵抗対と、遠い位置に配
置される大電流用の磁気抵抗対との2つの磁気抵抗素子
を持つ。
平7−209336号公報及び特開平8−194016
号公報に示されたものが提案されている。この電流計測
装置は、電流通路に電流が流れることにより発生する磁
界を磁気抵抗素子で検出し、電流値として出力する方法
のセンサである。この構成において、電流通路に近い位
置に配置される小電流用の磁気抵抗対と、遠い位置に配
置される大電流用の磁気抵抗対との2つの磁気抵抗素子
を持つ。
【0008】以上の構成によれば、小電流用の磁気抵抗
対は、電流通路近くに配置されているため、入力電流に
対する出力を、大電流用の磁気抵抗対の出力に比べて、
大きくすることができる。このため、上述したようなオ
フセット電圧の変動に起因する誤差が、大電流時に比べ
て大きくなるということがなく、大電流から小電流まで
の広いダイナミックレンジを得ることができる。
対は、電流通路近くに配置されているため、入力電流に
対する出力を、大電流用の磁気抵抗対の出力に比べて、
大きくすることができる。このため、上述したようなオ
フセット電圧の変動に起因する誤差が、大電流時に比べ
て大きくなるということがなく、大電流から小電流まで
の広いダイナミックレンジを得ることができる。
【0009】しかしながら、磁界強度は、電流通路−磁
気抵抗対間の距離の2乗に比例するため、磁気抵抗対の
配置位置の選択が難しいという問題がある。また、小電
流計測用の磁気抵抗対と、大電流計測用の磁気抵抗対と
は、配置位置が異なるため、環状コア2を各々用意しな
ければならず、コスト的に問題がある。また、このコス
ト問題を解消するために、コアレス構造にすると、コア
を用いて集磁する形式の電流計測装置と比べて検出精度
が低くなるなどの問題があり、実用的ではなかった。
気抵抗対間の距離の2乗に比例するため、磁気抵抗対の
配置位置の選択が難しいという問題がある。また、小電
流計測用の磁気抵抗対と、大電流計測用の磁気抵抗対と
は、配置位置が異なるため、環状コア2を各々用意しな
ければならず、コスト的に問題がある。また、このコス
ト問題を解消するために、コアレス構造にすると、コア
を用いて集磁する形式の電流計測装置と比べて検出精度
が低くなるなどの問題があり、実用的ではなかった。
【0010】そこで、本発明は、上記のような問題点に
着目し、広いダイナミックレンジを得ることができる電
流センサ及び電流計測装置を提供することを課題とす
る。
着目し、広いダイナミックレンジを得ることができる電
流センサ及び電流計測装置を提供することを課題とす
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
になされた請求項1記載の発明は、被計測電流に応じた
磁界が発生する環状コアと、前記環状コア内の空隙部に
設けられ、前記磁界に応じた電気信号を出力する第1の
ホール素子と、前記電気信号を増幅して第1の電気信号
として出力する第1の増幅手段とを有する第1の磁気検
出手段と、前記環状コア内の空隙部に設けられ、前記第
1のホール素子と同一種類の第2のホール素子と、前記
第2のホール素子が出力する電気信号を、前記第1の増
幅手段より大きい増幅度で増幅して、第2の電気信号と
して出力する第2の増幅手段とを有する第2の磁気検出
手段とを備えることを特徴とする電流センサに存する。
になされた請求項1記載の発明は、被計測電流に応じた
磁界が発生する環状コアと、前記環状コア内の空隙部に
設けられ、前記磁界に応じた電気信号を出力する第1の
ホール素子と、前記電気信号を増幅して第1の電気信号
として出力する第1の増幅手段とを有する第1の磁気検
出手段と、前記環状コア内の空隙部に設けられ、前記第
1のホール素子と同一種類の第2のホール素子と、前記
第2のホール素子が出力する電気信号を、前記第1の増
幅手段より大きい増幅度で増幅して、第2の電気信号と
して出力する第2の増幅手段とを有する第2の磁気検出
手段とを備えることを特徴とする電流センサに存する。
【0012】請求項1記載の発明によれば、環状コアに
は、被計測電流に応じた磁界が発生する。第1の磁気検
出手段内において、第1のホール素子が磁界に応じた電
気信号を出力し、第1の増幅手段がその電気信号を増幅
して、第1の電気信号として出力する。第2の磁気検出
手段内において、第1のホール素子と同一種類の第2の
ホール素子が磁界に応じた電気信号を出力し、その電気
信号を第2の増幅手段が、第1の増幅手段より大きい増
幅度で増幅して、第2の電気信号として出力する。
は、被計測電流に応じた磁界が発生する。第1の磁気検
出手段内において、第1のホール素子が磁界に応じた電
気信号を出力し、第1の増幅手段がその電気信号を増幅
して、第1の電気信号として出力する。第2の磁気検出
手段内において、第1のホール素子と同一種類の第2の
ホール素子が磁界に応じた電気信号を出力し、その電気
信号を第2の増幅手段が、第1の増幅手段より大きい増
幅度で増幅して、第2の電気信号として出力する。
【0013】以上の構成において、被計測電流が大きい
ときは、第1の磁気検出手段が出力する第1の電気信号
に基づき、被計測電流を計測する。一方、被計測電流が
小さいときは、第2の磁気検出手段が検出する第1の電
気信号に基づき、被計測電流を計測する。このようにす
れば、オフセット電圧の変動幅による誤差影響を受けな
いぐらいに大きい第2の電気信号に基づいて、小さい被
計測電流を計測することができる。このため、被計測電
流が小さくても計測精度が低下することがなく、被計測
電流が大きくても小さくても同様の計測精度を得ること
ができる。
ときは、第1の磁気検出手段が出力する第1の電気信号
に基づき、被計測電流を計測する。一方、被計測電流が
小さいときは、第2の磁気検出手段が検出する第1の電
気信号に基づき、被計測電流を計測する。このようにす
れば、オフセット電圧の変動幅による誤差影響を受けな
いぐらいに大きい第2の電気信号に基づいて、小さい被
計測電流を計測することができる。このため、被計測電
流が小さくても計測精度が低下することがなく、被計測
電流が大きくても小さくても同様の計測精度を得ること
ができる。
【0014】しかも、第1及び第2のホール素子は、同
一のものを用いているため、同一の電源回路を用いて駆
動することができる。さらに、増幅手段によって、第1
及び第2の磁気検出手段が出力する第1及び第2の電気
信号の大きさを変えることにより、単一の環状コア内に
第1及び第2のホール素子の両者を設けることができ、
第1及び第2のホール素子に対して別々に環状コアを設
ける必要がない。
一のものを用いているため、同一の電源回路を用いて駆
動することができる。さらに、増幅手段によって、第1
及び第2の磁気検出手段が出力する第1及び第2の電気
信号の大きさを変えることにより、単一の環状コア内に
第1及び第2のホール素子の両者を設けることができ、
第1及び第2のホール素子に対して別々に環状コアを設
ける必要がない。
【0015】請求項2記載の発明は、請求項1記載の電
流センサであって、前記第1の増幅手段は、前記第1の
ホール素子が出力する電気信号を、ディジタル信号に変
換する第1のアナログ/ディジタル変換手段と、該第1
のアナログ/ディジタル変換手段が変換したディジタル
信号を、ディジタル/アナログ変換して、第1の電気信
号として出力する第1のディジタル/アナログ変換手段
とを有し、前記第2の増幅手段は、前記第2のホール素
子が出力する電気信号を、前記第1のアナログ/ディジ
タル変換手段が用いたものより、小さい基準電圧で、デ
ィジタル信号に変換する第2のアナログ/ディジタル変
換手段と、該第2のアナログ/ディジタル変換手段が変
換したディジタル信号を、ディジタル/アナログ変換し
て、第2の電気信号として出力する第2のディジタル/
アナログ変換手段とを有することを特徴とする電流セン
サに存する。
流センサであって、前記第1の増幅手段は、前記第1の
ホール素子が出力する電気信号を、ディジタル信号に変
換する第1のアナログ/ディジタル変換手段と、該第1
のアナログ/ディジタル変換手段が変換したディジタル
信号を、ディジタル/アナログ変換して、第1の電気信
号として出力する第1のディジタル/アナログ変換手段
とを有し、前記第2の増幅手段は、前記第2のホール素
子が出力する電気信号を、前記第1のアナログ/ディジ
タル変換手段が用いたものより、小さい基準電圧で、デ
ィジタル信号に変換する第2のアナログ/ディジタル変
換手段と、該第2のアナログ/ディジタル変換手段が変
換したディジタル信号を、ディジタル/アナログ変換し
て、第2の電気信号として出力する第2のディジタル/
アナログ変換手段とを有することを特徴とする電流セン
サに存する。
【0016】請求項2記載の発明によれば、第1の増幅
手段において、第1のアナログ/ディジタル(A/D)
変換手段が、第1のホール素子が出力する電気信号を、
ディジタル信号に変換し、第1のディジタル/アナログ
(D/A)変換手段が、第1のA/D変換手段により変
換されたディジタル信号を、D/A変換して、第1の電
気信号として出力する。第2の増幅手段において、第2
のA/D変換手段が、第2のホール素子から出力される
電気信号を、第1のA/D変換手段が用いたものより、
小さい基準電圧で、ディジタル信号に変換し、第2のD
/A変換手段が、第2のA/D変換手段により変換され
たディジタル信号を、D/A変換して、第2の電気信号
として出力する。以上の構成によれば、一旦ディジタル
信号に変換しているため、電気信号の信号処理が容易と
なる。
手段において、第1のアナログ/ディジタル(A/D)
変換手段が、第1のホール素子が出力する電気信号を、
ディジタル信号に変換し、第1のディジタル/アナログ
(D/A)変換手段が、第1のA/D変換手段により変
換されたディジタル信号を、D/A変換して、第1の電
気信号として出力する。第2の増幅手段において、第2
のA/D変換手段が、第2のホール素子から出力される
電気信号を、第1のA/D変換手段が用いたものより、
小さい基準電圧で、ディジタル信号に変換し、第2のD
/A変換手段が、第2のA/D変換手段により変換され
たディジタル信号を、D/A変換して、第2の電気信号
として出力する。以上の構成によれば、一旦ディジタル
信号に変換しているため、電気信号の信号処理が容易と
なる。
【0017】請求項3記載の発明は、請求項1又は2記
載の電流センサであって、前記環状コアは、少なくとも
2つの空隙部を有し、前記第1及び第2のホール素子
は、前記各空隙部に対して別々に設けられることを特徴
とする電流センサに存する。
載の電流センサであって、前記環状コアは、少なくとも
2つの空隙部を有し、前記第1及び第2のホール素子
は、前記各空隙部に対して別々に設けられることを特徴
とする電流センサに存する。
【0018】請求項3記載の発明によれば、環状コア
が、少なくとも2つの空隙部を有する。第1の及び第2
のホール素子が、各空隙部に対して各々設けられてい
る。従って、環状コア内の各空隙部に各々第1及び第2
のホール素子を設けることにより、環状コアの径方向の
厚さを1つのホール素子の場合と同じにすることができ
る。
が、少なくとも2つの空隙部を有する。第1の及び第2
のホール素子が、各空隙部に対して各々設けられてい
る。従って、環状コア内の各空隙部に各々第1及び第2
のホール素子を設けることにより、環状コアの径方向の
厚さを1つのホール素子の場合と同じにすることができ
る。
【0019】請求項4記載の発明は、請求項1又は2記
載の電流センサであって、前記環状コアは、少なくとも
1つの空隙部を有し、前記第1及び第2のホール素子
は、前記空隙部内において、前記環状コアの周方向に並
べて設けられることを特徴とする電流センサに存する。
載の電流センサであって、前記環状コアは、少なくとも
1つの空隙部を有し、前記第1及び第2のホール素子
は、前記空隙部内において、前記環状コアの周方向に並
べて設けられることを特徴とする電流センサに存する。
【0020】請求項4記載の発明によれば、環状コア
が、1つの空隙部を有し、前記第1及び第2のホール素
子が、空隙部内において、環状コアの周方向にならべて
設けられている。従って、環状コアの空隙部内に、第1
及び第2のホール素子が、環状コアの周方向に並べて設
けることにより、環状コアの径方向の厚さを1つのホー
ル素子と同じにすることができる。
が、1つの空隙部を有し、前記第1及び第2のホール素
子が、空隙部内において、環状コアの周方向にならべて
設けられている。従って、環状コアの空隙部内に、第1
及び第2のホール素子が、環状コアの周方向に並べて設
けることにより、環状コアの径方向の厚さを1つのホー
ル素子と同じにすることができる。
【0021】請求項5記載の発明は、請求項1〜4何れ
か1項記載の電流センサと、前記被計測電流の大小に応
じて、前記磁気検出手段の何れか1つを選択する選択手
段と、前記選択手段により選択された前記磁気検出手段
が出力する電気信号に基づき、前記被計測電流を演算す
る演算手段とを備えることを特徴とする電流計測装置に
存する。
か1項記載の電流センサと、前記被計測電流の大小に応
じて、前記磁気検出手段の何れか1つを選択する選択手
段と、前記選択手段により選択された前記磁気検出手段
が出力する電気信号に基づき、前記被計測電流を演算す
る演算手段とを備えることを特徴とする電流計測装置に
存する。
【0022】請求項5記載の発明によれば、選択手段
が、被計測電流の大小に応じて磁気検出手段の何れか1
つを選択する。演算手段が、選択された磁気検出手段が
出力する電気信号に基づき被計測電流を演算する。従っ
て、例えば、選択手段が、被計測電流が大きいときは、
第1の磁気検出手段を選択し、被計測電流が小さいとき
は、第2の磁気検出手段を選択すれば、被計測電流が小
さいときであっても、オフセット電圧の変動の影響を受
けないくらい大きい第2の電気信号に基づいて被計測電
流を演算することができる。このため、被計測電流が小
さくても計測精度が低下することがなく、被計測電流が
大きくても小さくても同様の計測精度を得ることができ
る。
が、被計測電流の大小に応じて磁気検出手段の何れか1
つを選択する。演算手段が、選択された磁気検出手段が
出力する電気信号に基づき被計測電流を演算する。従っ
て、例えば、選択手段が、被計測電流が大きいときは、
第1の磁気検出手段を選択し、被計測電流が小さいとき
は、第2の磁気検出手段を選択すれば、被計測電流が小
さいときであっても、オフセット電圧の変動の影響を受
けないくらい大きい第2の電気信号に基づいて被計測電
流を演算することができる。このため、被計測電流が小
さくても計測精度が低下することがなく、被計測電流が
大きくても小さくても同様の計測精度を得ることができ
る。
【0023】請求項6記載の発明は、請求項5記載の電
流計測装置であって、前記演算手段は、マイクロコンピ
ュータであり、前記選択手段は、前記第1の電気信号と
予め定めた第1の閾値とを比較する第1の比較器又は、
前記第2の電気信号と予め定めた第2の閾値とを比較す
る第2の比較器を有し、前記第1又は第2の比較器の比
較結果に基づき、第1及び第2の電気信号の何れか一方
を選択して、前記演算手段に対して供給することを特徴
とする電流計測装置に存する。
流計測装置であって、前記演算手段は、マイクロコンピ
ュータであり、前記選択手段は、前記第1の電気信号と
予め定めた第1の閾値とを比較する第1の比較器又は、
前記第2の電気信号と予め定めた第2の閾値とを比較す
る第2の比較器を有し、前記第1又は第2の比較器の比
較結果に基づき、第1及び第2の電気信号の何れか一方
を選択して、前記演算手段に対して供給することを特徴
とする電流計測装置に存する。
【0024】請求項6記載の発明によれば、演算手段
が、マイクロコンピュータであり、選択手段が、第1の
電気信号と予め定めた第1の閾値とを比較する第1の比
較器又は第2の電気信号と予め定めた第2の閾値とを比
較する第2の比較器を有し、第1又は第2の比較器の比
較結果に基づき、第1及び第2の電気信号のいずれか一
方を選択して、演算手段に対して供給する。従って、マ
イクロコンピュータは、第1の電気信号及び第2の電気
信号に基づいて、何れかを選択する処理を行わずに演算
処理のみを行えば良い。
が、マイクロコンピュータであり、選択手段が、第1の
電気信号と予め定めた第1の閾値とを比較する第1の比
較器又は第2の電気信号と予め定めた第2の閾値とを比
較する第2の比較器を有し、第1又は第2の比較器の比
較結果に基づき、第1及び第2の電気信号のいずれか一
方を選択して、演算手段に対して供給する。従って、マ
イクロコンピュータは、第1の電気信号及び第2の電気
信号に基づいて、何れかを選択する処理を行わずに演算
処理のみを行えば良い。
【0025】請求項7記載の発明は、請求項6記載の電
流計測装置であって、前記第1又は第2の閾値は、第1
又は第2の電気信号の増減に応じて、変動することを特
徴とする電流計測装置に存する。
流計測装置であって、前記第1又は第2の閾値は、第1
又は第2の電気信号の増減に応じて、変動することを特
徴とする電流計測装置に存する。
【0026】請求項7記載の発明によれば、第1又は第
2の閾値は、第1又は第2の電気信号の増減に応じて、
変動する。従って、第1又は第2の電気信号が減少して
いるときの第1又は第2の閾値を、増加しているときの
第1又は第2の閾値より小さくすれば、第1又は第2の
比較器の比較結果にチャタリングが生じることがない。
2の閾値は、第1又は第2の電気信号の増減に応じて、
変動する。従って、第1又は第2の電気信号が減少して
いるときの第1又は第2の閾値を、増加しているときの
第1又は第2の閾値より小さくすれば、第1又は第2の
比較器の比較結果にチャタリングが生じることがない。
【0027】請求項8記載の発明は、請求項6記載の電
流計測装置であって、前記演算手段及び前記選択手段
は、マイクロコンピュータから構成され、前記第1及び
第2の電気信号は、前記マイクロコンピュータに対して
並列に出力されることを特徴とする電流計測装置に存す
る。
流計測装置であって、前記演算手段及び前記選択手段
は、マイクロコンピュータから構成され、前記第1及び
第2の電気信号は、前記マイクロコンピュータに対して
並列に出力されることを特徴とする電流計測装置に存す
る。
【0028】請求項8記載の発明によれば、第1及び第
2の電気信号が、マイクロコンピュータに対して並列に
出力される。マイクロコンピュータは、演算手段及び選
択手段として働き、並列出力される第1及び第2の電気
信号に基づき、何れかを選択し、選択した電気信号に基
づいて被計測電流を演算する。従って、マイクロコンピ
ュータによる演算が停止することがない。
2の電気信号が、マイクロコンピュータに対して並列に
出力される。マイクロコンピュータは、演算手段及び選
択手段として働き、並列出力される第1及び第2の電気
信号に基づき、何れかを選択し、選択した電気信号に基
づいて被計測電流を演算する。従って、マイクロコンピ
ュータによる演算が停止することがない。
【0029】
【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態
を、図面を参照して説明する。図1(a)は、本発明の
電流センサの一実施の形態を示す図である。同図に示す
ように、被計測電流に応じた磁界が発生する環状コア1
0には、1つの空隙部が設けられている。そして、その
空隙部に、環状コア10内に発生する磁界、即ち被計測
電流に応じた電気信号を出力する第1及び第2のホール
IC21、22が周方向に並んで配置されている。尚、
図示しないが、環状コア10中央には、被計測電流が流
れる電流通路が貫通されている。
を、図面を参照して説明する。図1(a)は、本発明の
電流センサの一実施の形態を示す図である。同図に示す
ように、被計測電流に応じた磁界が発生する環状コア1
0には、1つの空隙部が設けられている。そして、その
空隙部に、環状コア10内に発生する磁界、即ち被計測
電流に応じた電気信号を出力する第1及び第2のホール
IC21、22が周方向に並んで配置されている。尚、
図示しないが、環状コア10中央には、被計測電流が流
れる電流通路が貫通されている。
【0030】このように、2つのホールIC21、22
を、環状コア10の周方向に並べて配置することによ
り、環状コア10の径方向の厚さを1つのホールICを
設けた場合と同じにすることができ、省スペース化を図
ることができる。また、上記第1及び第2のホールIC
21、22としては、計測可能な電流範囲、上記電気信
号の温度係数及びゼロ点出力等の設定が任意に可能なプ
ログラマブルリニアホールIC(HAL805)を使用
している。
を、環状コア10の周方向に並べて配置することによ
り、環状コア10の径方向の厚さを1つのホールICを
設けた場合と同じにすることができ、省スペース化を図
ることができる。また、上記第1及び第2のホールIC
21、22としては、計測可能な電流範囲、上記電気信
号の温度係数及びゼロ点出力等の設定が任意に可能なプ
ログラマブルリニアホールIC(HAL805)を使用
している。
【0031】具体的には、各ホールIC21及び22
は、図2に示すように、環状コア10に発生する磁界に
応じた電気信号を出力するホールプレート20aと、こ
のホールプレート20aが出力する電気信号をディジタ
ル信号に変換するA/D変換器20bと、A/D変換器
20bが変換したディジタル信号を加工するディジタル
信号処理部20cと、ディジタル信号処理部20cが出
力したディジタル信号を、D/A変換するD/A変換器
20dとを各々有する。
は、図2に示すように、環状コア10に発生する磁界に
応じた電気信号を出力するホールプレート20aと、こ
のホールプレート20aが出力する電気信号をディジタ
ル信号に変換するA/D変換器20bと、A/D変換器
20bが変換したディジタル信号を加工するディジタル
信号処理部20cと、ディジタル信号処理部20cが出
力したディジタル信号を、D/A変換するD/A変換器
20dとを各々有する。
【0032】さらに、各ホールIC21及び22は、書
換可能なEEPROM20eを有している。このEEP
ROM20e内には、計測可能な電流範囲を格納するR
ANGEレジスタ(以下、RANGE)20e1が形成
されている。そして、上記A/D変換器20bが、上記
電流範囲に応じた基準電圧を用いて、A/D変換を行う
ことにより、各ホールIC21及び22は、設定された
電流範囲で、直線性を有する電気信号を出力する。
換可能なEEPROM20eを有している。このEEP
ROM20e内には、計測可能な電流範囲を格納するR
ANGEレジスタ(以下、RANGE)20e1が形成
されている。そして、上記A/D変換器20bが、上記
電流範囲に応じた基準電圧を用いて、A/D変換を行う
ことにより、各ホールIC21及び22は、設定された
電流範囲で、直線性を有する電気信号を出力する。
【0033】また、EEPROM20e内には、温度係
数を格納するTC及びTCSQレジスタ(以下、TC及
びTCSQ)20e2、20e3が形成されている。そ
して、上記A/D変換器20bが、TC及びTCSQ2
0e2、20e3内に設定された温度係数及び図示しな
い温度センサが計測した温度に応じた基準電圧を用い
て、A/D変換を行うことにより、各ホールIC21及
び22は、設定された温度係数の電気信号を出力する。
数を格納するTC及びTCSQレジスタ(以下、TC及
びTCSQ)20e2、20e3が形成されている。そ
して、上記A/D変換器20bが、TC及びTCSQ2
0e2、20e3内に設定された温度係数及び図示しな
い温度センサが計測した温度に応じた基準電圧を用い
て、A/D変換を行うことにより、各ホールIC21及
び22は、設定された温度係数の電気信号を出力する。
【0034】EEPROM20e内には、さらに、ゼロ
点出力を格納するVOQレジスタ(以下VOQ)20e4が
形成されている。そして、ディジタル信号処理部20c
が、設定されたゼロ点出力に応じたディジタル値を、A
/D変換器20bにより変換されたディジタル信号に加
算することにより、各ホールIC21及び22は、設定
されたゼロ点出力を有する電気信号を出力する。
点出力を格納するVOQレジスタ(以下VOQ)20e4が
形成されている。そして、ディジタル信号処理部20c
が、設定されたゼロ点出力に応じたディジタル値を、A
/D変換器20bにより変換されたディジタル信号に加
算することにより、各ホールIC21及び22は、設定
されたゼロ点出力を有する電気信号を出力する。
【0035】次に、各ホールIC21及び22内のRA
NGE20e1内の電流範囲の設定について、図3〜図
5を参照して以下説明する。図3は、被計測電流に対す
るホールプレート20aの出力を示すグラフである。こ
のホールプレート20aは、同図に示すように、−20
0A辺り〜+200A辺りの範囲で直線性を有する電気
信号を出力するプレートである。
NGE20e1内の電流範囲の設定について、図3〜図
5を参照して以下説明する。図3は、被計測電流に対す
るホールプレート20aの出力を示すグラフである。こ
のホールプレート20aは、同図に示すように、−20
0A辺り〜+200A辺りの範囲で直線性を有する電気
信号を出力するプレートである。
【0036】第1のホールIC21は、図中一点鎖線で
示すような、−200A辺り〜+200A辺りの範囲が
計測可能となるように、RANGE20e1内の電流範
囲が設定されている。一方、第2のホールIC22は、
図中二点鎖線で示すような、−40A辺り〜+40A辺
りの範囲が計測可能となるように、RANGE20e1
内の電流範囲が設定されている。
示すような、−200A辺り〜+200A辺りの範囲が
計測可能となるように、RANGE20e1内の電流範
囲が設定されている。一方、第2のホールIC22は、
図中二点鎖線で示すような、−40A辺り〜+40A辺
りの範囲が計測可能となるように、RANGE20e1
内の電流範囲が設定されている。
【0037】即ち、第2のホールIC22内のA/D変
換器20bの基準電圧は、第1のホールIC21内のA
/D変換器20bの基準電圧より小さい値に設定されて
いる。従って、第2のホールIC22内のA/D、D/
A変換器20b、20dは、第1のホールIC21内の
A/D、D/A変換器20b、20dより大きい増幅度
でホールプレート20aが出力する電気信号を増幅して
いる。
換器20bの基準電圧は、第1のホールIC21内のA
/D変換器20bの基準電圧より小さい値に設定されて
いる。従って、第2のホールIC22内のA/D、D/
A変換器20b、20dは、第1のホールIC21内の
A/D、D/A変換器20b、20dより大きい増幅度
でホールプレート20aが出力する電気信号を増幅して
いる。
【0038】このため、第1のホールIC21は、図4
に示すような、第1の電気信号を出力する。即ち、第1
の電気信号は、−200A、0A、+200Aの被計測
電流が流れると、その電圧値が0.5V、2.5V、
4.5Vとなる。これに対して、第2のホールIC22
は、図5に示すような、第2の電気信号を出力する。即
ち、第2の電気信号は、−40A、0A、+40Aの被
計測電流が流れると、その電圧値が0.5V、2.5
V、4.5Vとなる。
に示すような、第1の電気信号を出力する。即ち、第1
の電気信号は、−200A、0A、+200Aの被計測
電流が流れると、その電圧値が0.5V、2.5V、
4.5Vとなる。これに対して、第2のホールIC22
は、図5に示すような、第2の電気信号を出力する。即
ち、第2の電気信号は、−40A、0A、+40Aの被
計測電流が流れると、その電圧値が0.5V、2.5
V、4.5Vとなる。
【0039】以上のことから明らかなように、第1のホ
ールIC21内のホールプレート20aが、請求項中の
第1のホール素子に、第2のホールIC22内のホール
プレート20aが、請求項中の第2のホール素子に各々
相当する。また、第1のホールIC21が、第1の磁気
検出手段に、第2のホールIC22が、第2の磁気検出
手段に相当する。さらに、第1のホールIC21内のA
/D変換器20bが、請求項中の第1のA/D変換手段
に、D/A変換器20dが、請求項中の第1のD/A変
換手段に各々相当し、第2のホールIC22内のA/D
変換器20bが、請求項中の第2のA/D変換手段に、
D/A変換器20dが、請求項中の第2のD/A変換手
段に各々相当する。
ールIC21内のホールプレート20aが、請求項中の
第1のホール素子に、第2のホールIC22内のホール
プレート20aが、請求項中の第2のホール素子に各々
相当する。また、第1のホールIC21が、第1の磁気
検出手段に、第2のホールIC22が、第2の磁気検出
手段に相当する。さらに、第1のホールIC21内のA
/D変換器20bが、請求項中の第1のA/D変換手段
に、D/A変換器20dが、請求項中の第1のD/A変
換手段に各々相当し、第2のホールIC22内のA/D
変換器20bが、請求項中の第2のA/D変換手段に、
D/A変換器20dが、請求項中の第2のD/A変換手
段に各々相当する。
【0040】上記第1及び第2の電気信号には、ホール
プレート20aより後段の回路の温度に依存して変動す
るオフセット電圧が重畳する。このオフセット電圧の変
動は、電源電圧の変動に起因するものであり、オフセッ
ト電圧の変動幅は、電源電圧に対してほぼ一様である
(例えば±10mV程度)。従って、第1のホールIC
21が出力する第1の電気信号は、小電流(例えば、4
0A)が流れたときは、その電圧値(=0.5V)も小
さくなり、上記オフセット電圧の変動に起因する誤差
(=±10mV/0.5V=2%)が無視できないほど
大きくなる。
プレート20aより後段の回路の温度に依存して変動す
るオフセット電圧が重畳する。このオフセット電圧の変
動は、電源電圧の変動に起因するものであり、オフセッ
ト電圧の変動幅は、電源電圧に対してほぼ一様である
(例えば±10mV程度)。従って、第1のホールIC
21が出力する第1の電気信号は、小電流(例えば、4
0A)が流れたときは、その電圧値(=0.5V)も小
さくなり、上記オフセット電圧の変動に起因する誤差
(=±10mV/0.5V=2%)が無視できないほど
大きくなる。
【0041】これに対して、第2のホールIC22が出
力する第2の電気信号は、被計測電流が小電流(同様に
40A)であっても、その電圧値(=4.5V)は大き
い値を示すため、オフセット電圧の変動に起因する誤差
(=±10mV/4.5V=0.22%)はわずかであ
る。従って、大電流時は第1の電気信号に基づき、小電
流時は第2の電気信号に基づき、被計測電流を演算すれ
ば、被計測電流が小さくても計測精度が低下することが
なく、大電流であっても小電流であっても同様の計測精
度を得ることができる。即ち、大電流から小電流まで良
好に計測できる広いダイナミックレンジを持つことがで
きる。
力する第2の電気信号は、被計測電流が小電流(同様に
40A)であっても、その電圧値(=4.5V)は大き
い値を示すため、オフセット電圧の変動に起因する誤差
(=±10mV/4.5V=0.22%)はわずかであ
る。従って、大電流時は第1の電気信号に基づき、小電
流時は第2の電気信号に基づき、被計測電流を演算すれ
ば、被計測電流が小さくても計測精度が低下することが
なく、大電流であっても小電流であっても同様の計測精
度を得ることができる。即ち、大電流から小電流まで良
好に計測できる広いダイナミックレンジを持つことがで
きる。
【0042】しかも、第1及び第2のホールIC21、
22は、同一のホールプレート20aを用いているた
め、同一の電源回路を用いて、ホールプレート20aを
駆動することができる。さらに、ホールプレート20a
より後段のA/D変換器20b及びD/A変換器20d
によって、ホールプレート20aの電気信号の増幅する
ことにより、単一の環状コア10内に第1及び第2のホ
ールIC21及び22を設けることができるため、ホー
ルIC毎に環状コアを用意する必要がなく、コストダウ
ン及び省スペース化を図ることができる。
22は、同一のホールプレート20aを用いているた
め、同一の電源回路を用いて、ホールプレート20aを
駆動することができる。さらに、ホールプレート20a
より後段のA/D変換器20b及びD/A変換器20d
によって、ホールプレート20aの電気信号の増幅する
ことにより、単一の環状コア10内に第1及び第2のホ
ールIC21及び22を設けることができるため、ホー
ルIC毎に環状コアを用意する必要がなく、コストダウ
ン及び省スペース化を図ることができる。
【0043】また、上記電流センサは、ホールプレート
20aが出力する電気信号を、一旦ディジタル信号に変
換しているため、ゼロ点出力の設定などの電気信号の信
号処理が簡単となる。
20aが出力する電気信号を、一旦ディジタル信号に変
換しているため、ゼロ点出力の設定などの電気信号の信
号処理が簡単となる。
【0044】次に、大電流時に第1の電気信号を選択
し、小電流時に第2の電気信号を選択するための選択回
路について、図6及び図7を参照して以下説明する。ま
ず、図6に示すように、第1のホールIC21から出力
される第1の電気信号S1は、増幅アンプAP11によ
り増幅された後、第1のコンパレータCP1(請求項中
の第1の比較器に相当する)の+入力端に供給される。
し、小電流時に第2の電気信号を選択するための選択回
路について、図6及び図7を参照して以下説明する。ま
ず、図6に示すように、第1のホールIC21から出力
される第1の電気信号S1は、増幅アンプAP11によ
り増幅された後、第1のコンパレータCP1(請求項中
の第1の比較器に相当する)の+入力端に供給される。
【0045】この第1のコンパレータCP1の−入力端
には、増幅アンプAP12により増幅された、第1の閾
値発生部30から出力される第1の閾値が供給されてい
る。そして、第1のコンパレータCP1は、第1の電気
信号S1と、第1の閾値とを比較し、第1の電気信号S
1>第1の閾値の時は、Hレベルの信号を、第1の電気
信号S1≦第1の閾値のときは、Lレベルの信号を各々
ANDゲート50に供給する。
には、増幅アンプAP12により増幅された、第1の閾
値発生部30から出力される第1の閾値が供給されてい
る。そして、第1のコンパレータCP1は、第1の電気
信号S1と、第1の閾値とを比較し、第1の電気信号S
1>第1の閾値の時は、Hレベルの信号を、第1の電気
信号S1≦第1の閾値のときは、Lレベルの信号を各々
ANDゲート50に供給する。
【0046】上記第1の閾値発生部30は、一端が電源
電圧VBと接続されている抵抗R11と、一端が抵抗R
11に、他端がアースにそれぞれ接続されている抵抗R
12と、該抵抗R12に並列に接続されている抵抗R1
3及びスイッチング(SW)トランジスタTr1の直列
回路とを有する。また、SWトランジスタTr1のベー
スは、第1のコンパレータCP1の出力に接続され、S
WトランジスタTr1のオンオフ制御は第1のコンパレ
ータCP1により行われる。
電圧VBと接続されている抵抗R11と、一端が抵抗R
11に、他端がアースにそれぞれ接続されている抵抗R
12と、該抵抗R12に並列に接続されている抵抗R1
3及びスイッチング(SW)トランジスタTr1の直列
回路とを有する。また、SWトランジスタTr1のベー
スは、第1のコンパレータCP1の出力に接続され、S
WトランジスタTr1のオンオフ制御は第1のコンパレ
ータCP1により行われる。
【0047】一方、第2のホールIC22から出力され
る第2の電気信号S2は、増幅アンプAP21により増
幅された後、第2のコンパレータCP2(請求項中の第
2の比較器に相当する)の+入力端に供給される。この
第2のコンパレータCP2の−入力端には、増幅アンプ
AP22により増幅された、第2の閾値発生部40から
出力される第2の閾値が供給されている。そして、第2
のコンパレータCP2は、第2の電気信号S2と、第2
の閾値とを比較し、第2の電気信号S2>第2の閾値の
時は、Hレベルの信号を、第2の電気信号S2≦第2の
閾値のときは、Lレベルの信号を各々ANDゲート50
に供給する。
る第2の電気信号S2は、増幅アンプAP21により増
幅された後、第2のコンパレータCP2(請求項中の第
2の比較器に相当する)の+入力端に供給される。この
第2のコンパレータCP2の−入力端には、増幅アンプ
AP22により増幅された、第2の閾値発生部40から
出力される第2の閾値が供給されている。そして、第2
のコンパレータCP2は、第2の電気信号S2と、第2
の閾値とを比較し、第2の電気信号S2>第2の閾値の
時は、Hレベルの信号を、第2の電気信号S2≦第2の
閾値のときは、Lレベルの信号を各々ANDゲート50
に供給する。
【0048】この第2の閾値発生部40は、一端が電源
電圧VBと接続されている抵抗R21と、一端が抵抗R
21に、他端がアースにそれぞれ接続されている抵抗R
22と、該抵抗R22に並列に接続されている抵抗R2
3及びSWトランジスタTr2の直列回路とを有する。
また、SWトランジスタTr2のベースは、第2のコン
パレータCP2の出力に接続され、SWトランジスタT
r2のオンオフ制御は第2のコンパレータCP2により
行われる。
電圧VBと接続されている抵抗R21と、一端が抵抗R
21に、他端がアースにそれぞれ接続されている抵抗R
22と、該抵抗R22に並列に接続されている抵抗R2
3及びSWトランジスタTr2の直列回路とを有する。
また、SWトランジスタTr2のベースは、第2のコン
パレータCP2の出力に接続され、SWトランジスタT
r2のオンオフ制御は第2のコンパレータCP2により
行われる。
【0049】上記ANDゲート50は、第1及び第2の
コンパレータCP1、CP2の比較結果に基づき、図8
に示すような選択信号S3を出力する。そして、その出
力である選択信号S3を図7に示すように、抵抗R3を
介してSWトランジスタTr3のベースに対して出力し
ている。このSWトランジスタTr3は、コレクタが抵
抗R4を介して電源電圧VBに接続され、エミッタがア
ースに接続されている。そして、SWトランジスタTr
3のコレクタが、アナログスイッチ部60の第1の制御
端子P11に接続され、ベースが第2の制御端子P21
に接続されている。
コンパレータCP1、CP2の比較結果に基づき、図8
に示すような選択信号S3を出力する。そして、その出
力である選択信号S3を図7に示すように、抵抗R3を
介してSWトランジスタTr3のベースに対して出力し
ている。このSWトランジスタTr3は、コレクタが抵
抗R4を介して電源電圧VBに接続され、エミッタがア
ースに接続されている。そして、SWトランジスタTr
3のコレクタが、アナログスイッチ部60の第1の制御
端子P11に接続され、ベースが第2の制御端子P21
に接続されている。
【0050】また、アナログスイッチ部60の第1の入
力端子P12には、第1の電気信号S1が、第2の入力
端子P22には第2の電気信号S2が各々接続され、そ
の出力は図示しないマイクロコンピュータ(以下、μC
OM)と接続されている。このμCOMは、演算手段と
して働き、アナログスイッチ部60から供給される電気
信号に基づき、被計測電流の演算を行う。
力端子P12には、第1の電気信号S1が、第2の入力
端子P22には第2の電気信号S2が各々接続され、そ
の出力は図示しないマイクロコンピュータ(以下、μC
OM)と接続されている。このμCOMは、演算手段と
して働き、アナログスイッチ部60から供給される電気
信号に基づき、被計測電流の演算を行う。
【0051】尚、上記アナログスイッチ部60は、第1
の制御端子P11にLレベルの信号が供給されると、第
1の電気信号S1を出力し、第2の制御端子P21にL
レベルの信号が供給されると、第2の電気信号S2を出
力するスイッチである。従って、選択信号S3がHレベ
ルの時は、SWトランジスタTr3がオンして第1の制
御端子P11にLレベルのコレクタ電圧が、第2の制御
端子P21にHレベルの選択信号S3が各々供給される
ため、第1の電気信号S1を出力する(図9参照)。一
方、選択信号S3がLレベルの時は、SWトランジスタ
Tr3がオフして第1の制御端子P11にHレベルのコ
レクタ電圧が、第2の制御端子P21にLレベルの選択
信号S3が各々供給されるため、第2の電気信号S2を
出力する(図9参照)。
の制御端子P11にLレベルの信号が供給されると、第
1の電気信号S1を出力し、第2の制御端子P21にL
レベルの信号が供給されると、第2の電気信号S2を出
力するスイッチである。従って、選択信号S3がHレベ
ルの時は、SWトランジスタTr3がオンして第1の制
御端子P11にLレベルのコレクタ電圧が、第2の制御
端子P21にHレベルの選択信号S3が各々供給される
ため、第1の電気信号S1を出力する(図9参照)。一
方、選択信号S3がLレベルの時は、SWトランジスタ
Tr3がオフして第1の制御端子P11にHレベルのコ
レクタ電圧が、第2の制御端子P21にLレベルの選択
信号S3が各々供給されるため、第2の電気信号S2を
出力する(図9参照)。
【0052】上述した構成の選択回路の動作を以下説明
する。まず、被計測電流が流れていないとき、第1のコ
ンパレータCP1の出力は、Lレベルとなっている。従
って、第1の閾値発生部30内では、SWトランジスタ
Tr1がオフ制御され、第1のコンパレータCP1に
は、電源電圧VBを抵抗R11と抵抗R12とで分圧し
た第1の閾値が供給される。このときの第1の閾値は、
図4に示すように、被計測電流がI1のときの第1の電
気信号S1の電圧値に相当するように設定されている。
する。まず、被計測電流が流れていないとき、第1のコ
ンパレータCP1の出力は、Lレベルとなっている。従
って、第1の閾値発生部30内では、SWトランジスタ
Tr1がオフ制御され、第1のコンパレータCP1に
は、電源電圧VBを抵抗R11と抵抗R12とで分圧し
た第1の閾値が供給される。このときの第1の閾値は、
図4に示すように、被計測電流がI1のときの第1の電
気信号S1の電圧値に相当するように設定されている。
【0053】また、被計測電流が流れていないときは、
第2のコンパレータCP2の出力もLレベルとなってい
るため、第2のコンパレータCP2には、電源電圧VB
を抵抗R21と抵抗R22とで分圧した第2の閾値が供
給される。このときの第2の閾値は、図5に示すよう
に、被計測電流がI1のときの第2の電気信号S2の電
圧値に相当するように設定されている。
第2のコンパレータCP2の出力もLレベルとなってい
るため、第2のコンパレータCP2には、電源電圧VB
を抵抗R21と抵抗R22とで分圧した第2の閾値が供
給される。このときの第2の閾値は、図5に示すよう
に、被計測電流がI1のときの第2の電気信号S2の電
圧値に相当するように設定されている。
【0054】その後、被計測電流が増加してI1を超え
るまでの間は、第1及び第2の電気信号S1、S2が上
述した第1及び第2の閾値を超えることがないため、第
1及び第2のコンパレータC1、CP2は両者ともLレ
ベルの信号を出力する。この結果、ANDゲート50
は、図8に示すように、Lレベルの選択信号S3をSW
トランジスタTr3のベースに対して出力する。従っ
て、アナログスイッチ部60は、図9に示すように、第
2の電気信号S2を選択して、図示しないμCOMに対
して出力する。
るまでの間は、第1及び第2の電気信号S1、S2が上
述した第1及び第2の閾値を超えることがないため、第
1及び第2のコンパレータC1、CP2は両者ともLレ
ベルの信号を出力する。この結果、ANDゲート50
は、図8に示すように、Lレベルの選択信号S3をSW
トランジスタTr3のベースに対して出力する。従っ
て、アナログスイッチ部60は、図9に示すように、第
2の電気信号S2を選択して、図示しないμCOMに対
して出力する。
【0055】そして、被計測電流がI1を超えると、第
1及び第2の電気信号S1、S2が上述した第1及び第
2の閾値を超えるため、第1及び第2のコンパレータC
P1、CP2は両者ともHレベルの信号を出力する。こ
の結果、ANDゲート50は、図8に示すように、Hレ
ベルの選択信号S3をSWトランジスタTr3のベース
に対して出力する。従って、アナログスイッチ部60
は、図9に示すように、第1の電気信号S1を選択し
て、図示しないμCOMに対して出力する。尚、AND
ゲート50は、図8に示すように、両コンパレータCP
1、CP2が共に、Hレベルに切り替わらないと、第1
の電気信号S1を選択するHレベルの選択信号S3が出
力されないようになっている。
1及び第2の電気信号S1、S2が上述した第1及び第
2の閾値を超えるため、第1及び第2のコンパレータC
P1、CP2は両者ともHレベルの信号を出力する。こ
の結果、ANDゲート50は、図8に示すように、Hレ
ベルの選択信号S3をSWトランジスタTr3のベース
に対して出力する。従って、アナログスイッチ部60
は、図9に示すように、第1の電気信号S1を選択し
て、図示しないμCOMに対して出力する。尚、AND
ゲート50は、図8に示すように、両コンパレータCP
1、CP2が共に、Hレベルに切り替わらないと、第1
の電気信号S1を選択するHレベルの選択信号S3が出
力されないようになっている。
【0056】そして、第1のコンパレータCP1の出力
がHレベルになったことに応じて、SWトランジスタT
r1がオンされるため、第1のコンパレータCP1に
は、電源電圧VBを抵抗R11と抵抗R12及び抵抗R
13の並列抵抗とで分圧した第1の閾値が供給される。
このときの第1の閾値は、図4に示すように、被計測電
流がI2(<I1)のときの第1の電気信号S1の電圧
値に相当するように設定されている。
がHレベルになったことに応じて、SWトランジスタT
r1がオンされるため、第1のコンパレータCP1に
は、電源電圧VBを抵抗R11と抵抗R12及び抵抗R
13の並列抵抗とで分圧した第1の閾値が供給される。
このときの第1の閾値は、図4に示すように、被計測電
流がI2(<I1)のときの第1の電気信号S1の電圧
値に相当するように設定されている。
【0057】一方、第2のコンパレータCP2の出力が
Hレベルになったことに応じて、同様に、第2のコンパ
レータCP2には、電源電圧VBを抵抗R21と抵抗R
22及び抵抗R23の並列抵抗とで分圧した第2の閾値
が供給される。このとき第2の閾値は、図5に示すよう
に、被計測電流がI2(<I1)のときの第2の電気信
号S2の電圧値に相当するように設定されている。
Hレベルになったことに応じて、同様に、第2のコンパ
レータCP2には、電源電圧VBを抵抗R21と抵抗R
22及び抵抗R23の並列抵抗とで分圧した第2の閾値
が供給される。このとき第2の閾値は、図5に示すよう
に、被計測電流がI2(<I1)のときの第2の電気信
号S2の電圧値に相当するように設定されている。
【0058】従って、その後、被計測電流がI1を下回
っても第1及び第2のコンパレータCP1、CP2の出
力がHレベルからLレベルに切り替わることがない。そ
して、被計測電流がI2を下回って、第1及び第2のコ
ンパレータCP1、CP2の何れか1つでもHレベルか
らLレベルに切り替わると、選択信号S3が再びLレベ
ルとなり、第2の電気信号S2がμCOMに対して出力
されることとなる。以上の選択回路により、大電流時に
は第1の電気信号S1が、小電流時には第2の電気信号
S2が、演算手段としてのμCOMに対して出力され
る。
っても第1及び第2のコンパレータCP1、CP2の出
力がHレベルからLレベルに切り替わることがない。そ
して、被計測電流がI2を下回って、第1及び第2のコ
ンパレータCP1、CP2の何れか1つでもHレベルか
らLレベルに切り替わると、選択信号S3が再びLレベ
ルとなり、第2の電気信号S2がμCOMに対して出力
されることとなる。以上の選択回路により、大電流時に
は第1の電気信号S1が、小電流時には第2の電気信号
S2が、演算手段としてのμCOMに対して出力され
る。
【0059】上述したように、第1又は第2の電気信号
S1、S2が減少しているときの第1又は第2の閾値
を、増加しているときの第1又は第2の閾値より小さく
すれば、第1又は第2のコンパレータCP1、CP2の
比較結果にチャタリングが生じることがない。このた
め、μCOMに出力する第1の電気信号S1と第2の電
気信号S2との切替をスムーズに行うことができる。
S1、S2が減少しているときの第1又は第2の閾値
を、増加しているときの第1又は第2の閾値より小さく
すれば、第1又は第2のコンパレータCP1、CP2の
比較結果にチャタリングが生じることがない。このた
め、μCOMに出力する第1の電気信号S1と第2の電
気信号S2との切替をスムーズに行うことができる。
【0060】また、第1及び第2のコンパレータCP
1、CP2の比較結果に応じて、第1及び第2の電気信
号S1、S2の何れかを選択してμCOMに出力するこ
とにより、μCOMは、供給された電気信号に基づいた
被計測電流の演算処理を行えばよく、第1及び第2の電
気信号S1、S2の何れかを選択する処理については行
わなくて良い。このため、μCOMの処理量を軽減する
ことができ、高いマイクロコンピュータを使う必要がな
く、コストダウンを図ることができる。
1、CP2の比較結果に応じて、第1及び第2の電気信
号S1、S2の何れかを選択してμCOMに出力するこ
とにより、μCOMは、供給された電気信号に基づいた
被計測電流の演算処理を行えばよく、第1及び第2の電
気信号S1、S2の何れかを選択する処理については行
わなくて良い。このため、μCOMの処理量を軽減する
ことができ、高いマイクロコンピュータを使う必要がな
く、コストダウンを図ることができる。
【0061】なお、上述した実施の形態では、選択回路
が、第1及び第2の電気信号S1、S2の何れかを選択
して、μCOMに出力していたが、例えば、第1及び第
2の電気信号S1、S2を並列にμCOMに対して出力
し、μCOMが電気信号の選択と、選択された電気信号
に基づく被計測電流の演算の両方を行うようにしてもよ
い。この場合、μCOMに対する電気信号が途切れるこ
とがなく、μCOMによる演算が停止することがない。
が、第1及び第2の電気信号S1、S2の何れかを選択
して、μCOMに出力していたが、例えば、第1及び第
2の電気信号S1、S2を並列にμCOMに対して出力
し、μCOMが電気信号の選択と、選択された電気信号
に基づく被計測電流の演算の両方を行うようにしてもよ
い。この場合、μCOMに対する電気信号が途切れるこ
とがなく、μCOMによる演算が停止することがない。
【0062】また、上述した実施の形態では、図1
(a)に示すように、環状コイル内の一つの空隙部に第
1及び第2のホールIC21、22を設けていたが、例
えば、図1(b)に示すように、環状コイルに2つの空
隙部を設けて、その空隙部に第1及び第2のホールIC
21、22を各々設けるようにしても良い。この場合
も、1つの空隙部に設けた場合と同様に、環状コア10
の径方向の厚さを1つのホールICを設けた場合と同じ
にすることができ、省スペース化を図ることができる。
さらに、上述した実施の形態では、ホールICを2つ用
いていたが、例えば、図1(c)に示すように、3つの
ホールICを用いることも考えられる。
(a)に示すように、環状コイル内の一つの空隙部に第
1及び第2のホールIC21、22を設けていたが、例
えば、図1(b)に示すように、環状コイルに2つの空
隙部を設けて、その空隙部に第1及び第2のホールIC
21、22を各々設けるようにしても良い。この場合
も、1つの空隙部に設けた場合と同様に、環状コア10
の径方向の厚さを1つのホールICを設けた場合と同じ
にすることができ、省スペース化を図ることができる。
さらに、上述した実施の形態では、ホールICを2つ用
いていたが、例えば、図1(c)に示すように、3つの
ホールICを用いることも考えられる。
【0063】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の発
明によれば、被計測電流が小さくても計測精度が低下す
ることがなく、被計測電流が大きくても小さくても同様
の計測精度を得ることができるので、広いダイナミック
レンジを得ることができる。しかも、第1及び第2のホ
ール素子は、同一のものを用いているため、同一の電源
回路を用いて駆動することができる。さらに、ホール素
子より後段の増幅手段によって、第1及び第2の磁気検
出手段が出力する第1及び第2の電気信号の大きさを変
えることにより、単一の環状コア内に第1及び第2のホ
ール素子の両者を設けることができ、第1及び第2のホ
ール素子に対して別々に環状コアを設ける必要がないの
で、省スペース化及びコストダウンを図った電流センサ
を得ることができる。
明によれば、被計測電流が小さくても計測精度が低下す
ることがなく、被計測電流が大きくても小さくても同様
の計測精度を得ることができるので、広いダイナミック
レンジを得ることができる。しかも、第1及び第2のホ
ール素子は、同一のものを用いているため、同一の電源
回路を用いて駆動することができる。さらに、ホール素
子より後段の増幅手段によって、第1及び第2の磁気検
出手段が出力する第1及び第2の電気信号の大きさを変
えることにより、単一の環状コア内に第1及び第2のホ
ール素子の両者を設けることができ、第1及び第2のホ
ール素子に対して別々に環状コアを設ける必要がないの
で、省スペース化及びコストダウンを図った電流センサ
を得ることができる。
【0064】請求項2記載の発明によれば、電気信号の
信号処理が容易となる電流センサを得ることができる。
信号処理が容易となる電流センサを得ることができる。
【0065】請求項3記載の発明によれば、環状コア内
の各空隙部に各々第1及び第2のホール素子を設けるこ
とにより、環状コアの径方向の厚さを1つのホール素子
の場合と同じにすることができるので、省スペース化を
図った電流センサを得ることができる。
の各空隙部に各々第1及び第2のホール素子を設けるこ
とにより、環状コアの径方向の厚さを1つのホール素子
の場合と同じにすることができるので、省スペース化を
図った電流センサを得ることができる。
【0066】請求項4記載の発明によれば、環状コアの
空隙部内に、第1及び第2のホール素子が、環状コアの
周方向に並べて設けることにより、環状コアの径方向の
厚さを1つのホール素子と同じにすることができるの
で、省スペース化を図った電流センサを得ることができ
る。
空隙部内に、第1及び第2のホール素子が、環状コアの
周方向に並べて設けることにより、環状コアの径方向の
厚さを1つのホール素子と同じにすることができるの
で、省スペース化を図った電流センサを得ることができ
る。
【0067】請求項5記載の発明によれば、被計測電流
が小さくても計測精度が低下することがなく、被計測電
流が大きくても小さくても同様の計測精度を得ることが
できるので、広いダイナミックレンジを有する電流計測
装置を得ることができる。
が小さくても計測精度が低下することがなく、被計測電
流が大きくても小さくても同様の計測精度を得ることが
できるので、広いダイナミックレンジを有する電流計測
装置を得ることができる。
【0068】請求項6記載の発明によれば、マイクロコ
ンピュータは、第1の電気信号及び第2の電気信号に基
づいて、何れかを選択する処理を行わずに演算処理のみ
を行えば良いので、マイクロコンピュータの処理量を軽
減することができ、高いマイクロコンピュータを使う必
要がなく、コストダウンを図った電流計測装置を得るこ
とができる。
ンピュータは、第1の電気信号及び第2の電気信号に基
づいて、何れかを選択する処理を行わずに演算処理のみ
を行えば良いので、マイクロコンピュータの処理量を軽
減することができ、高いマイクロコンピュータを使う必
要がなく、コストダウンを図った電流計測装置を得るこ
とができる。
【0069】請求項7記載の発明によれば、第1又は第
2の電気信号が減少しているときの第1又は第2の閾値
を、増加しているときの第1又は第2の閾値より小さく
すれば、第1又は第2の比較器の比較結果にチャタリン
グが生じることがないので、スムーズに選択の切替を行
うことができる電流計測装置を得ることができる。
2の電気信号が減少しているときの第1又は第2の閾値
を、増加しているときの第1又は第2の閾値より小さく
すれば、第1又は第2の比較器の比較結果にチャタリン
グが生じることがないので、スムーズに選択の切替を行
うことができる電流計測装置を得ることができる。
【0070】請求項8記載の発明によれば、マイクロコ
ンピュータによる演算が停止することがないので、マイ
クロコンピュータにより演算した被計測電流の出力が途
切れることがない電流計測装置を得ることができる。
ンピュータによる演算が停止することがないので、マイ
クロコンピュータにより演算した被計測電流の出力が途
切れることがない電流計測装置を得ることができる。
【図1】本発明の電流センサの一実施の形態を示す図で
ある。
ある。
【図2】図1の電流センサを構成する第1又は第2のホ
ールICの回路構成を示すブロック図である。
ールICの回路構成を示すブロック図である。
【図3】図2に示すホールプレートの出力特性を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図4】第1の電気信号の出力特性を示すグラフであ
る。
る。
【図5】第2の電気信号の出力特性を示すグラフであ
る。
る。
【図6】第1及び第2のホールICより後段の選択回路
の一部を示す回路図である。
の一部を示す回路図である。
【図7】第1及び第2のホールICより後段の選択回路
の一部を示す回路図である。
の一部を示す回路図である。
【図8】図6に示すANDゲートの動作を説明するため
の表である。
の表である。
【図9】図7のアナログスイッチ部の動作を説明するた
めの表である。
めの表である。
【図10】従来の電流センサを組み込んだ電流計測装置
の一例を示す図である。
の一例を示す図である。
10 環状コア 20a ホールプレート(第1のホール素子、第2のホ
ール素子) 20b A/D変換器(第1の増幅手段、第2の増幅手
段、第1のA/D変換手段、第2のA/D変換手段) 20d D/A変換器(第1の増幅手段、第2の増幅手
段、第1のD/A変換手段、第2のD/A変換手段) 21 第1のホールIC(第1の磁気検出手段) 22 第2のホールIC(第2の磁気検出手段) CP1 第1のコンパレータ(第1の比較器) CP2 第2のコンパレータ(第2の比較器) S1 第1の電気信号 S2 第2の電気信号
ール素子) 20b A/D変換器(第1の増幅手段、第2の増幅手
段、第1のA/D変換手段、第2のA/D変換手段) 20d D/A変換器(第1の増幅手段、第2の増幅手
段、第1のD/A変換手段、第2のD/A変換手段) 21 第1のホールIC(第1の磁気検出手段) 22 第2のホールIC(第2の磁気検出手段) CP1 第1のコンパレータ(第1の比較器) CP2 第2のコンパレータ(第2の比較器) S1 第1の電気信号 S2 第2の電気信号
Claims (8)
- 【請求項1】 被計測電流に応じた磁界が発生する環状
コアと、 前記環状コア内の空隙部に設けられ、前記磁界に応じた
電気信号を出力する第1のホール素子と、前記電気信号
を増幅して第1の電気信号として出力する第1の増幅手
段とを有する第1の磁気検出手段と、 前記環状コア内の空隙部に設けられ、前記第1のホール
素子と同一種類の第2のホール素子と、前記第2のホー
ル素子が出力する電気信号を、前記第1の増幅手段より
大きい増幅度で増幅して、第2の電気信号として出力す
る第2の増幅手段とを有する第2の磁気検出手段とを備
えることを特徴とする電流センサ。 - 【請求項2】 請求項1記載の電流センサであって、 前記第1の増幅手段は、前記第1のホール素子が出力す
る電気信号を、ディジタル信号に変換する第1のアナロ
グ/ディジタル変換手段と、該第1のアナログ/ディジ
タル変換手段が変換したディジタル信号を、ディジタル
/アナログ変換して、第1の電気信号として出力する第
1のディジタル/アナログ変換手段とを有し、 前記第2の増幅手段は、前記第2のホール素子が出力す
る電気信号を、前記第1のアナログ/ディジタル変換手
段が用いたものより、小さい基準電圧で、ディジタル信
号に変換する第2のアナログ/ディジタル変換手段と、
該第2のアナログ/ディジタル変換手段が変換したディ
ジタル信号を、ディジタル/アナログ変換して、第2の
電気信号として出力する第2のディジタル/アナログ変
換手段とを有することを特徴とする電流センサ。 - 【請求項3】 請求項1又は2記載の電流センサであっ
て、 前記環状コアは、少なくとも2つの空隙部を有し、 前記第1及び第2のホール素子は、前記各空隙部に対し
て別々に設けられることを特徴とする電流センサ。 - 【請求項4】 請求項1又は2記載の電流センサであっ
て、 前記環状コアは、少なくとも1つの空隙部を有し、 前記第1及び第2のホール素子は、前記空隙部内におい
て、前記環状コアの周方向に並べて設けられることを特
徴とする電流センサ。 - 【請求項5】 請求項1〜4何れか1項記載の電流セン
サと、 前記被計測電流の大小に応じて、前記磁気検出手段の何
れか1つを選択する選択手段と、 前記選択手段により選択された前記磁気検出手段が出力
する電気信号に基づき、前記被計測電流を演算する演算
手段とを備えることを特徴とする電流計測装置。 - 【請求項6】 請求項5記載の電流計測装置であって、 前記演算手段は、マイクロコンピュータであり、 前記選択手段は、前記第1の電気信号と予め定めた第1
の閾値とを比較する第1の比較器又は、前記第2の電気
信号と予め定めた第2の閾値とを比較する第2の比較器
を有し、前記第1又は第2の比較器の比較結果に基づ
き、第1及び第2の電気信号の何れか一方を選択して、
前記演算手段に対して供給することを特徴とする電流計
測装置。 - 【請求項7】 請求項6記載の電流計測装置であって、 前記第1又は第2の閾値は、第1又は第2の電気信号の
増減に応じて、変動することを特徴とする電流計測装
置。 - 【請求項8】 請求項6記載の電流計測装置であって、 前記演算手段及び前記選択手段は、マイクロコンピュー
タから構成され、 前記第1及び第2の電気信号は、前記マイクロコンピュ
ータに対して並列に出力されることを特徴とする電流計
測装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001153744A JP2002350470A (ja) | 2001-05-23 | 2001-05-23 | 電流センサ及び電流計測装置 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001153744A JP2002350470A (ja) | 2001-05-23 | 2001-05-23 | 電流センサ及び電流計測装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002350470A true JP2002350470A (ja) | 2002-12-04 |
Family
ID=18998212
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001153744A Pending JP2002350470A (ja) | 2001-05-23 | 2001-05-23 | 電流センサ及び電流計測装置 |
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---|---|
JP (1) | JP2002350470A (ja) |
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JP2007155400A (ja) * | 2005-12-01 | 2007-06-21 | Tokai Rika Co Ltd | 電流センサ、及び、それを有する電流値算出システム |
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- 2001-05-23 JP JP2001153744A patent/JP2002350470A/ja active Pending
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